Erhitzung auf Distanz

Je nach Projekterfordernissen konzipiert ein Schweizer Unternehmen Systeme mit organischen Thermoölen oder synthetischen Wärmeträgern, die bis 410 °C eingesetzt werden können. Für Betriebstemperaturen bis 500 °C kommen Standard-Salzschmelzen zum Einsatz. Anwendung finden hierbei Salzgemische mit einem Schmelzpunkt von 142 °C (im Neuzustand), die unter Betriebsbedingungen dünnflüssig werden. Bis 630 °C nutzt man spezielle Salzschmelzen.

Wärmeträgersalze, die normalerweise bei den bereits erwähnten hohen Temperaturen eingesetzt werden, zirkulieren ohne Drucküberlagerung im System. Dies im Gegensatz zu Anlagen, bei denen als Wärmeträgermedium Wasser oder Wärmeträger auf organischer oder synthetischer Basis eingesetzt werden. Diese müssen, um Verdampfung im System zu vermeiden, schon bei relativ niedriger Temperatur drucküberlagert werden und weisen deshalb in den meisten Fällen höhere Investitions- und Betriebskosten auf. Die Wärmeträgeranlagen mit Salzschmelzen sind mit einem Tank ausgestattet, aus dem die Salzschmelze kontinuierlich durch Erhitzer und Verbraucher gepumpt wird. Dieser Tank dient auch als Sammelgefäß, in das die Salzschmelze bei Betriebsunterbrüchen entleert und somit ein „Einfrieren“ der Salzschmelze im System verhindert wird.

Die Wärmeträger werden im Erhitzerteil mit hohem Wirkungsgrad (z. B. bis zu 93% bei Gasfeuerungen) auf die gewünschte Temperatur gebracht. Je nach anwendungsspezifischen Gegebenheiten stehen unterschiedliche Brennstoffe zur Auswahl: gasförmige oder flüssige Stoffe, Fest- oder Reststoffe, aber auch Mehrstoff-Gemische. Eingesetzt werden Standard- oder Spezialbrenner, die für tiefe NOx-Werte (100 mg/Nm3) konzipiert sind.

Die bewährte, elastische Rohrschlange bildet das Kernstück des Erhitzers, der beachtliche Ausmaße annehmen kann. Bauhöhen von bis zu 16 m und Durchmesser von 5,5 m sind immer wieder gefragt. Die nutzbare Rohrlänge beträgt bei solchen Dimensionen über 6,5 km, wodurch – je nach Rohrdurchmesser – eine Wärmeübertragungsfläche von mehr als 1500 m2 entstehen kann. Das entsprechende Leistungsspektrum derartiger Wärmeträgersysteme reicht von 50 kW bis ca. 35 MW und kann somit die unterschiedlichsten Anforderungen der Wärmeverbraucher erfüllen. Im Verbund mehrerer Erhitzer sind Anlagen gebaut worden, die über 100 MW erzeugen.

Neben den Wärmeträgersystemen mit Öl- und Salzschmelzeerhitzern werden bei Chemiebetrieben und Raffinerien auch Prozeßgaserhitzer sowie Abhitzekesselanlagen genutzt. Hierbei wird einerseits auf direktem Weg eine Prozeßflüssigkeit oder ein Gas erwärmt und dem chemischen Verfahren zugeführt. Andererseits dienen Abhitzekessel dem Erhitzen von Wärmeträgern bei einer bestehenden, für diesen Zweck nutzbaren Wärmequelle.

Elektrisch beheizte Systeme ermöglichen bei kleineren Leistungen oder beim Einsatz in explosionsgefährdeten Betrieben eine wirksame Wärmeerzeugung.

Die Großanlagen umfassen in der Regel neben dem Erhitzer, auch Brenneranlage mit Brennstoffversorgung, Luftvorwärmer, Frischluftventilatoren sowie die gesamte Instrumentierung, also Steuerung und Regelung der kompletten Wärmeerzeugung. Professionelle Beratung, Projektierung, Fabrikation, Montage und Inbetriebnahme – geprägt von umfassender, weltweiter Erfahrung – sind wesentliche Faktoren für einen erfolgreichen Einsatz von schlüsselfertigen wärmetechnischen Anlagen dieser Art.

Die Energieerzeugung spielt beim deutschen Unternehmen Aluminium Oxid Stade (AOS) eine große Rolle. Das in Stade bei Hamburg operierende Werk verarbeitet für ihre Gesellschafter VAW und Reynolds angeliefertes Bauxit zu Aluminiumoxid und -hydroxid und nutzt dafür seit langem Erhitzer dieses Schweizer Unternehmens. Bei den vier nebeneinander angeordneten Einheiten mit einer Wärmeleistung von je 23 MW stehen Erdgasbrenner zur Verfügung. Die eingesetzten Salzschmelzen mit Arbeitstemperaturen von 400 °C zeichnen sich besonders durch drucklosen Betrieb und optimale Wärmeübertragungseigenschaften aus. Diese Energie wird bei AOS für den kontinuierlichen Bauxitaufschluß, als eine der Verfahrensstufen zur Aluminiumoxid-Herstellung, benötigt.

Nach über 25 Betriebsjahren wurde die Wärmeträger-Heizzentrale im AOS-Werk vor kurzem einem Erneuerungsprogramm unterzogen, das auch durch eine Leistungssteigerung gekennzeichnet ist. Eine der vier Erhitzereinheiten dieser Anlage konnte während eines geplanten Betriebsunterbruches in nur sechs Tagen optimiert werden. Hierbei wurden unter anderem wesentliche Teile des Erhitzers, wie Rohrschlangen, Mantel usw., durch neue Komponenten ersetzt. Selbstverständlich erbrachten die übrigen drei Wärmeanlagen während dieses Zeitraumes ihre volle Leistung, um die eigentliche Produktion aufrechtzuerhalten.

Nur mit einem detaillierten, minutiösen Zeitraster des dreischichtigen Einsatzes aller Beteiligten konnten die Arbeiten in Stade anforderungsgerecht realisiert werden. Dabei mußten auch die notwendigen Tätigkeiten an Peripherie und Infrastruktur der Wärmeerzeugungsanlage sorgfältig aufeinander abgestimmt werden.

Während den vorbereitenden Untersuchungen zur Erneuerung der Wärmetechnik bei AOS stellte sich auch heraus, daß die zur Lieferung gehörenden Erhitzermäntel aufgrund ihrer Ausmaße nicht als eine einzige Komponente mittels Straßentransport spediert werden konnten. Deshalb wurden sie in drei Teile zerlegt und vor Ort entsprechend zusammengeschweißt. Höchste Anforderungen an das Montage-Team wurden schließlich auch beim Zusammenfügen der 20 Rohrverbindungen der Erhitzerschlange gestellt. Schrittweise werden in naher Zukunft auch die übrigen drei Erhitzereinheiten von AOS erneuert.

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